百科网站模板,sae wordpress 升级,网站改版建设原则,做网站用什么版本系统嵌入式Linux应用开发-基础知识-第十九章驱动程序基石④ 第十九章 驱动程序基石④19.7 工作队列19.7.1 内核函数19.7.1.1 定义 work19.7.1.2 使用 work#xff1a;schedule_work19.7.1.3 其他函数 19.7.2 编程、上机19.7.3 内部机制19.7.3.1 Linux 2.x的工作队列创建过程19.7.3… 嵌入式Linux应用开发-基础知识-第十九章驱动程序基石④ 第十九章 驱动程序基石④19.7 工作队列19.7.1 内核函数19.7.1.1 定义 work19.7.1.2 使用 workschedule_work19.7.1.3 其他函数 19.7.2 编程、上机19.7.3 内部机制19.7.3.1 Linux 2.x的工作队列创建过程19.7.3.2 19.8 中断的线程化处理19.8.1 内核机制19.8.1.1 调用 request_threaded_irq后内核的数据结构19.8.1.219.8.1.3 中断的执行过程 19.8.2 编程、上机 第十九章 驱动程序基石④ 19.7 工作队列
使用 GIT命令载后本节源码位于这个目录下
01_all_series_quickstart\
05_嵌入式 Linux驱动开发基础知识\source\
06_gpio_irq\ 09_read_key_irq_poll_fasync_block_timer_tasklet_workqueue 前面讲的定时器、下半部 tasklet它们都是在中断上下文中执行它们无法休眠。当要处理更复杂的事情时往往更耗时。这些更耗时的工作放在定时器或是下半部中会使得系统很卡并且循环等待某件事情完成也太浪费 CPU资源了。 如果使用线程来处理这些耗时的工作那就可以解决系统卡顿的问题因为线程可以休眠。 在内核中我们并不需要自己去创建线程可以使用“工作队列”(workqueue)。内核初始化工作队列是就为它创建了内核线程。以后我们要使用“工作队列”只需要把“工作”放入“工作队列中”对应的内核线程就会取出“工作”执行里面的函数。 在 2.xx的内核中工作队列的内部机制比较简单在现在 4.x的内核中工作队列的内部机制做得复杂无比但是用法是一样的。 工作队列的应用场合要做的事情比较耗时甚至可能需要休眠那么可以使用工作队列。 缺点多个工作(函数)是在某个内核线程中依序执行的前面函数执行很慢就会影响到后面的函数。 在多 CPU的系统下一个工作队列可以有多个内核线程可以在一定程度上缓解这个问题。 我们先使用看看怎么使用工作队列。
19.7.1 内核函数
内核线程、工作队列(workqueue)都由内核创建了我们只是使用。使用的核心是一个 work_struct结构体定义如下
使用工作队列时步骤如下 ① 构造一个 work_struct结构体里面有函数 ② 把这个 work_struct结构体放入工作队列内核线程就会运行 work中的函数。
19.7.1.1 定义 work
参考内核头文件include\linux\workqueue.h
#define DECLARE_WORK(n, f) \ struct work_struct n __WORK_INITIALIZER(n, f)
#define DECLARE_DELAYED_WORK(n, f) \ struct delayed_work n __DELAYED_WORK_INITIALIZER(n, f, 0) 第 1个宏是用来定义一个 work_struct结构体要指定它的函数。
第 2个宏用来定义一个 delayed_work结构体也要指定它的函数。所以“delayed”意思就是说要让它运行时可以指定某段时间之后你再执行。 如果要在代码中初始化 work_struct结构体可以使用下面的宏
#define INIT_WORK(_work, _func) 19.7.1.2 使用 workschedule_work
调用 schedule_work时就会把 work_struct结构体放入队列中并唤醒对应的内核线程。内核线程就会从队列里把 work_struct结构体取出来执行里面的函数。
19.7.1.3 其他函数 19.7.2 编程、上机
19.7.3 内部机制
初学者知道 work_struct中的函数是运行于内核线程的上下文这就足够了。 在 2.xx版本的 Linux内核中创建 workqueue时就会同时创建内核线程 在 4.xx版本的 Linux内核中内核线程和 workqueue是分开创建的比较复杂。
19.7.3.1 Linux 2.x的工作队列创建过程
代码在 kernel\workqueue.c中
init_workqueues
keventd_wq create_workqueue(events); __create_workqueue((name), 0, 0) for_each_possible_cpu(cpu) { err create_workqueue_thread(cwq, cpu); p kthread_create(worker_thread, cwq, fmt, wq-name, cpu); 对于每一个 CPU都创建一个名为“events/X”的内核线程X从 0开始。 在创建 workqueue的同时创建内核线程。
19.7.3.2
Linux 4.x的工作队列创建过程 Linux4.x中内核线程和工作队列是分开创建的。 先创建内核线程代码在 kernel\workqueue.c中 init_workqueues
/* initialize CPU pools */
for_each_possible_cpu(cpu) { for_each_cpu_worker_pool(pool, cpu) { /* 对每一个 CPU都创建 2个 worker_pool结构体它是含有 ID的 */ /* 一个 worker_pool对应普通优先级的 work第 2个对应高优先级的 work */ }
/* create the initial worker */
for_each_online_cpu(cpu) { for_each_cpu_worker_pool(pool, cpu) { /* 对每一个 CPU的每一个 worker_pool创建一个 worker */
/* 每一个 worker对应一个内核线程 */ BUG_ON(!create_worker(pool)); }
} create_worker函数代码如下
创建好内核线程后再创建 workqueue代码在 kernel\workqueue.c中
init_workqueues
system_wq alloc_workqueue(events, 0, 0); __alloc_workqueue_key wq kzalloc(sizeof(*wq) tbl_size, GFP_KERNEL); // 分配 workqueue_struct alloc_and_link_pwqs(wq) // 跟 worker_poll建立联系 一开始时每一个 worker_poll下只有一个线程但是系统会根据任务繁重程度动态创建、销毁内核线程。所以你可以在 work中打印线程 ID发现它可能是变化的。
19.8 中断的线程化处理
使用 GIT命令载后本节源码位于这个目录下
01_all_series_quickstart\
05_嵌入式 Linux驱动开发基础知识\source\
06_gpio_irq\ 10_read_key_irq_poll_fasync_block_timer_tasklet_workqueue_threadedirq 请先回顾《18.2.7 新技术threaded irq》。 复杂、耗时的事情尽量使用内核线程来处理。上节视频介绍的工作队列用起来挺简单但是它有一个缺点工作队列中有多个 work前一个 work没处理完会影响后面的 work。解决方法有很多种比如干脆自己创建一个内核线程不跟别的 work凑在一块了。在 Linux系统中对于存储设备比如 SD/TF卡它的驱动程序就是这样做的它有自己的内核线程。 对于中断处理还有另一种方法threaded irq线程化的中断处理。中断的处理仍然可以认为分为上半部、下半部。上半部用来处理紧急的事情下半部用一个内核线程来处理这个内核线程专用于这个中断。 内核提供了这个函数
你可以只提供 thread_fn系统会为这个函数创建一个内核线程。发生中断时系统会立刻调用 handler函数然后唤醒某个内核线程内核线程再来执行 thread_fn函数。
19.8.1 内核机制
19.8.1.1 调用 request_threaded_irq后内核的数据结构 19.8.1.2
request_threaded_irq request_threaded_irq函数肯定会创建一个内核线程。 源码在内核文件 kernel\irq\manage.c中
int request_threaded_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, irq_handler_t thread_fn, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
{ // 分配、设置一个 irqaction结构体 action kzalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_KERNEL); if (!action) return -ENOMEM;
action-handler handler;
action-thread_fn thread_fn; action-flags irqflags;
action-name devname;
action-dev_id dev_id; retval __setup_irq(irq, desc, action); // 进一步处理 } __setup_irq函数代码如下(只摘取重要部分)
if (new-thread_fn !nested) { ret setup_irq_thread(new, irq, false);
setup_irq_thread函数代码如下(只摘取重要部分)
if (!secondary) { t kthread_create(irq_thread, new, irq/%d-%s, irq, new-name);
} else { t kthread_create(irq_thread, new, irq/%d-s-%s, irq, new-name); param.sched_priority - 1;
}
new-thread t; 19.8.1.3 中断的执行过程
对于 GPIO中断我使用 QEMU的调试功能找出了所涉及的函数调用其他板子可能稍有不同。 调用关系如下反过来看
Breakpoint 1, gpio_keys_gpio_isr (irq200, dev_id0x863e6930) at drivers/input/keyboard/gpio_keys.c:393
393 {
(gdb) bt
#0 gpio_keys_gpio_isr (irq200, dev_id0x863e6930) at drivers/input/keyboard/gpio_keys.c:393 #1 0x80270528 in __handle_irq_event_percpu (desc0x8616e300, flags0x86517edc) at kernel/irq/handle.c:145
#2 0x802705cc in handle_irq_event_percpu (desc0x8616e300) at kernel/irq/handle.c:185
#3 0x80270640 in handle_irq_event (desc0x8616e300) at kernel/irq/handle.c:202
#4 0x802738e8 in handle_level_irq (desc0x8616e300) at kernel/irq/chip.c:518
#5 0x8026f7f8 in generic_handle_irq_desc (descoptimized out) at ./include/linux/irqdesc.h:150
#6 generic_handle_irq (irqoptimized out) at kernel/irq/irqdesc.c:590
#7 0x805005e0 in mxc_gpio_irq_handler (port0xc8, irq_stat2252237104) at drivers/gpio/gpio-mxc.c:274
#8 0x805006fc in mx3_gpio_irq_handler (descoptimized out) at drivers/gpio/gpio-mxc.c:291 #9 0x8026f7f8 in generic_handle_irq_desc (descoptimized out) at ./include/linux/irqdesc.h:150
#10 generic_handle_irq (irqoptimized out) at kernel/irq/irqdesc.c:590
#11 0x8026fd0c in __handle_domain_irq (domain0x86006000, hwirq32, lookuptrue, regs0x86517fb0) at kernel/irq/irqdesc.c:627
#12 0x80201484 in handle_domain_irq (regsoptimized out, hwirqoptimized out, domainoptimized out) at ./include/linux/irqdesc.h:168
#13 gic_handle_irq (regs0xc8) at drivers/irqchip/irq-gic.c:364
#14 0x8020b704 in __irq_usr () at arch/arm/kernel/entry-armv.S:464 我们只需要分析__handle_irq_event_percpu函数它在 kernel\irq\handle.c中
线程的处 理函数为 irq_thread代码在 kernel\irq\handle.c中 19.8.2 编程、上机
调用request_threaded_irq函数注册中断调用free_irq卸载中断。 从前面可知我们可以提供上半部函数也可以不提供 ① 如果不提供 内核会提供默认的上半部处理函数irq_default_primary_handler它是直接返回 IRQ_WAKE_THREAD。 ② 如果提供的话 返回值必须是IRQ_WAKE_THREAD。 在 thread_fn中如果中断被正确处理了应该返回 IRQ_HANDLED。
